کاربرد های GIS در علوم مختلف

هر اندازه بشر در پروژه های عمرانی از تکنولوژی اطلاعاتی بعنوان یک اهرم موثر برای افزایش دقت سود ببرد , به همان اندازه دارای دید بهتر و افزایش قدرت جهت اخذ تصمیم گیری های مناسب تر گردیده و در نتیجه این امر به افزایش سرمایه و سرمایه گذاری بیشتر سازمان ها در کسب اطلاعات و منابع اطلاعاتی , کمک می کند .

بسیاری از تصمیم گیری ها در پروژه های عمرانی و زیست محیطی به نوعی به مکان و موقعیت خاص جغرافیایی مربوط می باشد . در نتیجه وجود یک سیستم اطلاعات جغرافیایی هوشمند می تواند کمک اساسی به مدیران در اخذ تصمیمات بهینه ایفا کند . موارد نگران کننده بسیاری در جهان امروز با ابعاد جغرافیایی وجود دارد که باعث شده بشر به فکر ایجاد سیستم هایی باشد که دسترسی وی را به اطلاعات آسانتر و سریعتر نماید . از جمله این موارد می توان به مواردی نظیر : افزایش تصاعدی جمعیت جهان , آلودگی های زیست محیطی , خشکسالی , نابودی جنگل ها , سیل , زلزله , تغییرات آب و هوایی و غیره اشاره کرد .

تا کنون تعاریف زیادی از GIS شده است و همه در صدد آن هستند که بیان دارند GIS چه چیزی است ؟ با این وجود , GIS در سیستم های نوین امروزی دو شکل از اطلاعات به صورت برداری و شبکه ای مشترکند .. در ارتباط با کاربرد GIS بحثهای زیادی تا کنون صورت گرفته است , لیکن آنچه مورد تاکید می باشد زمینه های عملی و تحقق عینی استفاده از سیستم های اطلاعات جغرافیایی است .

GIS در مدل سازی مانورهای نظامی , مدتهاست که در ارتشهای بزرگ دنیا به کار گرفته می شود . GIS با به کارگیری تکنولوژی شبیه سازی توزیعی , محیط مصنوعی میدانهای رزم را به وجود می آورد . شبیه سازی توزیعی , امکان فعل و انفعالات همزمانی را در موقعیتهای گوناگون جغرافیایی فراهم می آورد تا با همکاری یکدیگر , استراتژی جنگی را طراحی نموده و عکس العمل سلاحهای آینده را پیش از تولید مورد آزمایش قرار دهند . این امر به پرسنل نظامی امکان می دهد که مستقیما در فرآیند تولید سلاح های جدید دخالت داشته باشند

در برخورد با سوانح مانند زلزله , GIS توانسته است عملا به نقش موثر و تعیین کننده ای دست یابد . تقریبا هر مسئله ای که زلزله در پی داشته باشد , ارتباط پیوسته ای با اطلاعات جغرافیایی و چگونگی گسترش منابع , کنترل مواد خطرناک , ارزیابی خسارت و تلاش در بازسازی و به تعبیری مدیریت سوانح دارد . و پیامدهای زلزله پس از وقوع حادثه , ارزیابی خسارت , برخورد و رویارویی با وضعیت اضطراری و تهیه گزارشات محلی از جمله کاربردهای GIS است . اطلاعات صحیح و به موقع لازم است تا ضمن تعیین میزان کمکها , اطلاعات و خدماتی را در اختیار مردم قرار دهد .

تکنولوژی GIS , با بهره گیری از گیرنده های GPS در مواجهه با شرایط اضطراری پیش آمده از نشت نفت در دریا نقش مهم و سازنده خود را به نمایش گذاشته است . منجمله , در پی انفجاری که در سال 1383 در برخوردکشتی باری با دو یدک کش در نزدیکی سن پترزبورگ پیش آمد , پس از چهارده ساعت تلاش با بهره گیری از GIS توانستند آتش را مهار نمایند .

پیش بینی فاجعه , پس از حادثه نشت کشتی نفت کش Exxon Voldez Spill در آلاسکا در سال 1989 , مسئولین ایالت فلوریدا اقدام به تشکیل گروههای واکنش سریع نمودند تا توانائیهای آن ایالت را در پیشگیری و پاکسازی لکه های نفتی ارزیابی نمایند . یکی از توصیه های گروههای واکنش سریع , اعلام عدم کارآیی و نقایص نقشه هایی بود که برای رویارویی با فاجعه نشت نفت به کار برده می شوند زیرا تنها نقشه هایی که چنین نشت ها را نشان می داد , نقشه های « حساسیت محیط های ساحلی و حیات وحش به نشت نفت در فلوریدا » بود که در سالهای 1979 و 1980 با استفاده از نقشه های توپوگرافی تهیه شده و دارای انواع خط ساحلی , منابع حیات وحش و نواحی مقابله با لکه های نفتی بودند . با رتبه بندی حساسیت محیطی , می توان آسیب پذیری خطوط ساحلی خاصی را در برابر نشت نفت مشخص نمود . بر اساس پیشنهاد گروههای واکنش سریع بایستی نقشه ها بازنگری و به روز در آمده و اطلاعات آنها در یک GIS وارد شود تا ضمن دستیابی به نقشه های بهنگام , توانایی تحلیل در زمان کوتاه انجام پذیر باشد .

در ارتباط با این که آیا انسان می تواند برای مدت زیادی در فضا به حیات خود ادامه دهد ؟ سیستم اطلاعات جغرافیایی توانسته است در بیوسفر 2 ( چیزی که پژوهشگران آن را بزرگترین لوله آزمایش جهان می نامند ) مورد توجه قرار گیرد . بیش از دو سال است که دانشمندان می خواهند این پرسش را با بیوسفر ( سازه فولاد و شیشه به وسعت 3.15 هکتار که در دامنه کوه Catalina در ایالت آریزونا ) پاسخ گویند . این حباب عظیم طوری طراحی شده که انواع زیادی از گیاهان و جانوران را در خود جای می دهد . تمامی آب و هوا و ضایعات این آزمایشگاه بازیافت می گردد . کلیه مواد غذایی در درون این فضای بسیار بزرگ پرورش می یابد . در این حباب شش محیط طبیعی متفاوت شامل شرایط محیطی بیابانهای مه آلود , ساوانای استوایی , اقیانوسی , جنگل های بارانی , باتلاقی و منطقه ای برای پرورش گیاهان و جانوران پیش بینی شده است . در سرتاسر حباب , دو هزار سنجنده اطلاعاتی را درباره شرایط مربوط به میزان دما , دی اکسید کربن , اکسیژن , نور , رطوبت هوا و خاک و دیگر عوامل اتمسفر جمع آوری می کنند . این اطلاعات هر پانزده دقیقه یک بار به طور شبانه روزی گرد آوری می گردد . طی یک مدت دوساله 140,160,000 اطلاعات قرائت گردیده که بعلاوه ضمن توانایی بررسی اطلاعات در زمان واقعی , اطلاعاتی نیز در ارتباط با رشد و شرایط هر یک بیش از 8800 گونه گیاه در بیوسفر وجود دارد . بانک اطلاعات باید توانایی تجزیه و تحلیل این اطلاعات را داشته باشد تا یک تصویر جامع کاملی از درون بیوسفر ارائه نماید . لازم است که پیوسته شرایط درون بیوسفر تحت کنترل باشد . نه تنها شرایط اقلیمی بلکه همواره سعی در جهت تشخیص است تا مشخص نماید تاثیر گونه های مختلف بر یکدیگر , چگونه است ؟ آیا گونه های گیاهی با یکدیگر رقابت می کنند ؟ آیا با از بین رفتن گونه ای , گونه دیگری جایش را می گیرد ؟ و سوالات بسیاری که پردازش حجم گسترده اطلاعات تنها با یک GIS میسر می گردد . یک GIS ابزار مفیدی جهت تحلیل تصاویر و تجزیه و تحلیل اطلاعات است . اگرچه مساحت بیوسفر برای GIS کوچک است لیکن داده های بسیار زیادی برای هر یک از گونه های گیاهی وجود دارد که تنها GIS اجازه ذخیره اطلاعات و تجزیه آنها را می دهد .

GIS توانایی انواع تحلیل گونه های موجود در بیوسفر را دارد در صورتی که بتوان شرایط درون بیوسفر را به صورت گرافیکی ارائه کرد . امکان مشاهده بسیار سریع ناهنجاریهایی می رود و در نتیجه گیاه شناسان در صورت مشاهده ناهنجاری , به بررسی دقیق آن خواهند پرداخت . با GIS توانایی ارائه داده های خاص یک گونه داریم و این اطلاعات برای درک و ارتباط دهی بمراتب آسانتر است .

در جهت استفاده بهینه از امکانات و استعداد طبیعی , آیا GIS می تواند مسئله کمبود غذا در دنیا را حل کند ؟ به کارگیری GIS در طرحهای تحلیلی بیولوژیک توانست تولید و بهره برداری اقتصادی از کشاورزی منطقه ای در تایلند را به بالاترین سطح برساند . آمار جمعیت جهان بسیار نگران کننده است . سالیانه یک میلیون کودک در اثر سوء تغذیه جان خود را از دست می دهند . نزدیک به 780 میلیون نفر که اکثرا در آفریقا , آسیای جنوبی و آمریکای لاتین سکونت دارند , با کمبود غذا مواجه هستند و نیازهای غذای روزانه خود را نمی توانند برآورده سازند و بدتر از همه این که جمعیت دنیا هر 50 سال به دو برابر افزایش می یابد . پیدا است که کشاورزی در شرایط موجود نمی تواند رو در روی این جمعیت روز افزون قرار گیرد . و یا این که پایه اقتصادی برای توسعه پایدار گردد . این وظیفه جامعه است که با ایجاد و بهره برداری از تکنولوژی مناسب از شدت مشکلات بکاهد . در این رابطه آیا تکنولوژی GIS می تواند نقش موثری داشته باشد ؟ GIS با توانایی در تحلیل همه جانبه یک ناحیه جغرافیایی , ابزار سودمندی است که می تواند تولید کشاورزی در دنیا را بهبود بخشد . در عمل , تجربه بکارگیری GIS در بخشی از کشور تایلند را می توان به عنوان مثال آورد . این ناحیه طی سالیان دراز میدان نبرد و کشمکش بوده و با کشور کامبوج هم مرز است . مهاجرین کشور همسایه فشار زیادی را به این سرزمین وارد ساخته اند . فقر و عدم توسعه به وضوح در آنجا دیده می شود . این ناحیه در حالی که یک سوم سطح کشور را تشکیل می دهد , تنها 15 درصد تولید ناخالص ملی را تامین می کند . بخشهایی از این منطقه دارای خصوصیات کوهستانی است و برای کشت محصولات نواحی مرتفع چون کاساوا ( Cassava ) مستعد می باشد . اما کشاورزان محلی ترجیح می دهند که به کشت برنج بپردازند , زیرا با آنکه کشت برنج مخصوص زمینهای پست می باشد و در این مناطق نسبت به کاساوا محصول کمتری می دهد , بهای آن 3 تا 4 برابر کاساوا و ارزش کالری آن در واحد گرم 303 برابر می باشد .

با استفاده از مدل باردهی WOFOST ( مدلی که از فرایند رشد گیاهان می باشد که در سال 1986 توسط Van Keulen و WOLF ارائه گردید و فرآیند رشد در یک گیاه خاص را نسبت به مجموعه وسیعی از اطلاعات ورودی شبیه سازی می کند و در پروژه های کشاورزی به کار می رود ) و داده های مربوط به قابلیت خاک , GIS در حل این سوال به کار گرفته شد آیا نحوه کاربری فعلی زمین و میزان تولید مناسب است یا خیر ؟ به کمک GIS و ترکیب نقشه کاربری اراضی و نقشه قابلیت خاک چهار منطقه مشخص گردید .

1. اراضی که کاربری آنها با استعداد خاک مطابقت دارد ؛

2. اراضی که به کشت محصولات نواحی مرتفع اختصاص داده شده است , در حالی که مطالعه خاک نشان می دهد که تولید محصولات نواحی پست در آنها بالاتر است ؛

3. اراضی که به کشت محصولات پست اختصاص داده شده در صورتی که کشت محصولات نواحی مرتفع در آن ها مناسب تر می باشد ؛

4. اراضی که در آنها فعالیت کشاورزی صورت می گیرد , در حالیکه طبق نقشه های حاصلخیزی خاک غیر مستعد می باشند .

در این پروژه یک تصویر ماهواره ای از منطقه مورد مطالعه , طبقه بندی گردید و با استفاده از نقشه های توپوگرافی موجود نقشه های موضوعی متعدد از جمله نقشه کاربری اراضی تهیه گردیده است . GIS با استفاده از اطلاعات نقشه ها , خاک , فرم زمین , ژئومورفولوژی و فرسایش خاک , نسبت به یک محصول معین طبقه بندی می نماید . این اطلاعات محصول مناسب هر نوع خاک را معرفی می کند . در این پروژه نیز , نقشه های ایجاد شده نواحی مستعد برای محصولات نواحی مرتفع و نواحی پست را نشان می دهد و مقایسه این نقشه , با نقشه کاربری اراضی وضعیت موجود , مشخص نموده که نحوه بهره برداری کشاورزان از اراضی این منطقه با کاربری بهینه از آن , تفاوت زیادی دارد .

GIS نشان داد که انتخاب برنج در برابر کاساوا تصمیمی اقتصادی از جانب کشاورزان بوده است اما سطح تولید کشاورزی در این منطقه بهینه نمی باشد . با تولید نقشه های ترکیبی و استفاده از مدل WOFOST نشان داد که چگونه می توان تولید رایج 346 دلار در هر هکتار را به 408 دلار در هکتار افزایش داد , این افزایش با انتخاب کاربری صحیح زمین و بنا بر استعداد خاک و قیمت محصول در سرزمین میسر می باشد .

توانایی علم GIS :

در اغلب اجزای جغرافیایی کدی وجود دارد که وابسته به یک مکان خاص می باشد . این کد می تواند یک آدرس , کد پستی , موقعیت کلی سیستم , سرشماری بلوک های مکانی , شهر , منطقه یا کشور باشد . نرم افزارهای سیستم های اطلاعات جغرافیایی (GIS) به کاربران امکان عملیاتی نظیر مشاهده , بهره برداری و آنالیز داده هایی را خواهد داد که وابسته به مکان , مسیرهای دستیابی ,روابط داخلی و موارد دیگر بوده و انجام آنها در نقشه های معمولی به هیچوجه وجود ندارد .

GIS تکنولوژی است که در همه علوم کاربرد دارد . زمانی که با اطلاعات مربوط به مکان کار می کنیم , GIS باعث افزایش قدرت حل مشکلات روزمره مهندسی می شود . با استفاده از GIS می توان حوادث شهری را آنالیز نمود یا خریدهای مشتریان را ردیابی کرد , حمل و نقل را در بهترین مسیرها انجام داد , بهترین مکان را برای یک سد انتخاب کرد و بسیاری موارد دیگر .

چه کسانی از GIS استفاده می کنند ؟

دولت ها و بخش های وابسته به آنها از GIS برای مدیریت کشور و مناطق محلی , استفاده از زمین ها و دیگر قسمت ها نظیر شهرداری ها استفاده می کنند . بخشهای قضایی برای آنالیز و ردیابی جرایم از GIS کمک می گیرند . تاجران از GIS برای پیشرفت و توسعه بخشهای تجاری خود کمک می گیرند . کمپانی های تولید کننده از GIS برای مدیریت آسانتر و سرویس دهی بهتر به مشتریان سود می جویند . مهندسین برای حل مسائل محیط زیستی نظیر جنگل ها و حوضه های آبریز از GIS استفاده می کنند . در هر حال کاربران با تجزیه و تحلیل داده ها و استفاده از GIS برای تصمیم گیری بهتر و نظم دادن به اطلاعات برای سرویس دهی با مدیریت بالا , کاهش هزینه ها و رسیدن به اهداف سود می جویند .

کاربردهای GIS در علوم مهندسی

GIS قدرتی دارد که می تواند به عنوان یک جزء تکمیلی در اختیار سرویس های مختلف دولتی و خصوصی قرار گیرد . هم اکنون GIS از یک نرم افزار اختصاصی و علمی دانشگاهی به شکل یک نرم افزار عمومی در آمده است و حتی می توان از طریق شبکه های محلی و یا جهانی از آن استفاده کرد .

رشته های مهندسی که در آنها از سیستم های اطلاعات جغرافیایی استفاده شده , عبارتند از :

1. آبیاری و زهکشی

2. آمار

3. آموزش

4.اطلاعات عمومی شهری

5. بانکداری

6. بهداشت و سلامتی

7. تجارت

8. توریسم

9. توسعه منطقه ای

10. تولید انرژی

11. تهیه نقشه به صورت اتوماتیک

12. جنگلداری

13. حمل و نقل

14. دولت ها , استانداری

15. رودخانه ها

16. ساختمان سازی

17. سرویس های اضطراری

18. سرویس های مالی

19. شبکه های آب و برق

20. شهرداری

21. فاضلاب , گاز

22. فرمانداری ها

23. کاربرد اراضی

24. کشاورزی

25. مخابرات

26. مدیریت زمین

27. مدیریت محیط زیست

28. معماری

29. منابع آب

30. منابع طبیعی

31. مهندسی عمران

32. هوا و فضا

منابع :

آشنایی با Arc View-GIS و برنامه های جنبی ( Extentions ) , دکتر همایون مطیعی , دانشگاه صنعت آب و برق (شهید عباسپور ) , 1384

اشاره ای به سامانه های اطلاعات جغرافیایی GIS سامانه اطلاعات جغرافیایی برای برنامه ریزی در سطح محلی , مهدی مدیری و خسرو خواجه , انتشارات سازمان جغرافیایی نیروهای مسلح , 1384